责任链模式：原理与实现解析，及其应用场景代入

责任链模式的作用：复用和扩展，在实际的项目开发中比较常用，特别是框架开发中，我们可以利用它们来提供框架的扩展点，能够让框架的使用者在不修改框架源码的情况下，基于扩展点定制化框架的功能。

这里主要介绍解责任链模式的原理和实现。另外，还会基于责任链模式，实现一个可以灵活扩展算法的敏感词过滤框架。

责任链模式的原理和实现

责任链模式的英文翻译是Chain Of Responsibility Design Pattern。在GoF的《设计模式》中，它是这么定义的：

Avoid coupling the sender of a request to its receiver by giving more than one object a chance to handle the request. Chain the receiving objects and pass the request along the chain until an object handles it.

翻译成中文就是：将请求的发送和接收解耦，让多个接收对象都有机会处理这个请求。将这些接收对象串成一条链，并沿着这条链传递这个请求，直到链上的某个接收对象能够处理它为止。

这么说比较抽象，我用更加容易理解的话来进一步解读一下。

在责任链模式中，多个处理器（也就是刚刚定义中说的“接收对象”）依次处理同一个请求。一个请求先经过A处理器处理，然后再把请求传递给B处理器，B处理器处理完后再传递给C处理器，以此类推，形成一个链条。链条上的每个处理器各自承担各自的处理责任，所以叫作责任链模式。

关于责任链模式，我们先来看看它的代码实现。结合代码实现，你会更容易理解它的定义。责任链模式有多种实现方式，我们这里介绍两种比较常用的。

第一种实现方式如下所示。其中，Handler是所有处理器类的抽象父类，handle()是抽象方法。每个具体的处理器类（HandlerA、HandlerB）的handle()函数的代码结构类似，如果它能处理该请求，就不继续往下传递；如果不能处理，则交由后面的处理器来处理（也就是调用successor.handle()）。HandlerChain是处理器链，从数据结构的角度来看，它就是一个记录了链头、链尾的链表。其中，记录链尾是为了方便添加处理器。

public abstract class Handler {protected Handler successor = null;public void setSuccessor(Handler successor) {this.successor = successor;}public abstract void handle();
}public class HandlerA extends Handler {@Overridepublic void handle() {boolean handled = false;//...if (!handled && successor != null) {successor.handle();}}
}public class HandlerB extends Handler {@Overridepublic void handle() {boolean handled = false;//...if (!handled && successor != null) {successor.handle();} }
}public class HandlerChain {private Handler head = null;private Handler tail = null;public void addHandler(Handler handler) {handler.setSuccessor(null);if (head == null) {head = handler;tail = handler;return;}tail.setSuccessor(handler);tail = handler;}public void handle() {if (head != null) {head.handle();}}
}// 使用举例
public class Application {public static void main(String[] args) {HandlerChain chain = new HandlerChain();chain.addHandler(new HandlerA());chain.addHandler(new HandlerB());chain.handle();}
}

实际上，上面的代码实现不够优雅。处理器类的handle()函数，不仅包含自己的业务逻辑，还包含对下一个处理器的调用，也就是代码中的successor.handle()。一个不熟悉这种代码结构的程序员，在添加新的处理器类的时候，很有可能忘记在handle()函数中调用successor.handle()，这就会导致代码出现bug。

针对这个问题，我们对代码进行重构，利用模板模式，将调用successor.handle()的逻辑从具体的处理器类中剥离出来，放到抽象父类中。这样具体的处理器类只需要实现自己的业务逻辑就可以了。重构之后的代码如下所示：

public abstract class Handler {protected Handler successor = null;public void setSuccessor(Handler successor) {this.successor = successor;}public final void handle() {boolean handled = doHandle();if (successor != null && !handled) {successor.handle();}}protected abstract boolean doHandle();
}public class HandlerA extends Handler {@Overrideprotected boolean doHandle() {boolean handled = false;//...return handled;}
}public class HandlerB extends Handler {@Overrideprotected boolean doHandle() {boolean handled = false;//...return handled;}
}// HandlerChain和Application代码不变

我们再来看第二种实现方式，代码如下所示。这种实现方式更加简单。HandlerChain类用数组而非链表来保存所有的处理器，并且需要在HandlerChain的handle()函数中，依次调用每个处理器的handle()函数。

public interface IHandler {boolean handle();
}public class HandlerA implements IHandler {@Overridepublic boolean handle() {boolean handled = false;//...return handled;}
}public class HandlerB implements IHandler {@Overridepublic boolean handle() {boolean handled = false;//...return handled;}
}public class HandlerChain {private List<IHandler> handlers = new ArrayList<>();public void addHandler(IHandler handler) {this.handlers.add(handler);}public void handle() {for (IHandler handler : handlers) {boolean handled = handler.handle();if (handled) {break;}}}
}// 使用举例
public class Application {public static void main(String[] args) {HandlerChain chain = new HandlerChain();chain.addHandler(new HandlerA());chain.addHandler(new HandlerB());chain.handle();}
}

在GoF给出的定义中，如果处理器链上的某个处理器能够处理这个请求，那就不会继续往下传递请求。实际上，责任链模式还有一种变体，那就是请求会被所有的处理器都处理一遍，不存在中途终止的情况。这种变体也有两种实现方式：用链表存储处理器和用数组存储处理器，跟上面的两种实现方式类似，只需要稍微修改即可。

我这里只给出其中一种实现方式，如下所示。另外一种实现方式你对照着上面的实现自行修改。

public abstract class Handler {protected Handler successor = null;public void setSuccessor(Handler successor) {this.successor = successor;}public final void handle() {doHandle();if (successor != null) {successor.handle();}}protected abstract void doHandle();
}public class HandlerA extends Handler {@Overrideprotected void doHandle() {//...}
}public class HandlerB extends Handler {@Overrideprotected void doHandle() {//...}
}public class HandlerChain {private Handler head = null;private Handler tail = null;public void addHandler(Handler handler) {handler.setSuccessor(null);if (head == null) {head = handler;tail = handler;return;}tail.setSuccessor(handler);tail = handler;}public void handle() {if (head != null) {head.handle();}}
}// 使用举例
public class Application {public static void main(String[] args) {HandlerChain chain = new HandlerChain();chain.addHandler(new HandlerA());chain.addHandler(new HandlerB());chain.handle();}
}

责任链模式的应用场景举例

责任链模式的原理和实现讲完了，我们再通过一个实际的例子，来探讨一下责任链模式的应用场景。

对于支持UGC（User Generated Content，用户生成内容）的应用（比如论坛）来说，用户生成的内容（比如，在论坛中发表的帖子）可能会包含一些敏感词（比如涉黄、广告、反动等词汇）。针对这个应用场景，我们就可以利用责任链模式来过滤这些敏感词。

对于包含敏感词的内容，我们有两种处理方式，一种是直接禁止发布，另一种是给敏感词打马赛克（比如，用***替换敏感词）之后再发布。第一种处理方式符合GoF给出的责任链模式的定义，第二种处理方式是责任链模式的变体。

我们这里只给出第一种实现方式的代码示例，如下所示，并且，我们只给出了代码实现的骨架，具体的敏感词过滤算法并没有给出/p>

public interface SensitiveWordFilter {boolean doFilter(Content content);
}public class SexyWordFilter implements SensitiveWordFilter {@Overridepublic boolean doFilter(Content content) {boolean legal = true;//...return legal;}
}// PoliticalWordFilter、AdsWordFilter类代码结构与SexyWordFilter类似public class SensitiveWordFilterChain {private List<SensitiveWordFilter> filters = new ArrayList<>();public void addFilter(SensitiveWordFilter filter) {this.filters.add(filter);}// return true if content doesn't contain sensitive words.public boolean filter(Content content) {for (SensitiveWordFilter filter : filters) {if (!filter.doFilter(content)) {return false;}}return true;}
}public class ApplicationDemo {public static void main(String[] args) {SensitiveWordFilterChain filterChain = new SensitiveWordFilterChain();filterChain.addFilter(new AdsWordFilter());filterChain.addFilter(new SexyWordFilter());filterChain.addFilter(new PoliticalWordFilter());boolean legal = filterChain.filter(new Content());if (!legal) {// 不发表} else {// 发表}}
}

看了上面的实现，我们可能会想，我像下面这样也可以实现敏感词过滤功能，而且代码更加简单，为什么非要使用责任链模式呢？这是不是过度设计呢？

public class SensitiveWordFilter {// return true if content doesn't contain sensitive words.public boolean filter(Content content) {if (!filterSexyWord(content)) {return false;}if (!filterAdsWord(content)) {return false;}if (!filterPoliticalWord(content)) {return false;}return true;}private boolean filterSexyWord(Content content) {//....}private boolean filterAdsWord(Content content) {//...}private boolean filterPoliticalWord(Content content) {//...}
}

应用设计模式主要是为了应对代码的复杂性，让其满足开闭原则，提高代码的扩展性。这里应用责任链模式也不例外。

首先，我们来看，责任链模式如何应对代码的复杂性。

将大块代码逻辑拆分成函数，将大类拆分成小类，是应对代码复杂性的常用方法。应用责任链模式，我们把各个敏感词过滤函数继续拆分出来，设计成独立的类，进一步简化了SensitiveWordFilter类，让SensitiveWordFilter类的代码不会过多，过复杂。

其次，我们再来看，责任链模式如何让代码满足开闭原则，提高代码的扩展性。

当我们要扩展新的过滤算法的时候，比如，我们还需要过滤特殊符号，按照非责任链模式的代码实现方式，我们需要修改SensitiveWordFilter的代码，违反开闭原则。不过，这样的修改还算比较集中，也是可以接受的。而责任链模式的实现方式更加优雅，只需要新添加一个Filter类，并且通过addFilter()函数将它添加到FilterChain中即可，其他代码完全不需要修改。

不过，你可能会说，即便使用责任链模式来实现，当添加新的过滤算法的时候，还是要修改客户端代码（ApplicationDemo），这样做也没有完全符合开闭原则。

实际上，细化一下的话，我们可以把上面的代码分成两类：框架代码和客户端代码。其中，ApplicationDemo属于客户端代码，也就是使用框架的代码。除ApplicationDemo之外的代码属于敏感词过滤框架代码。

假设敏感词过滤框架并不是我们开发维护的，而是我们引入的一个第三方框架，我们要扩展一个新的过滤算法，不可能直接去修改框架的源码。这个时候，利用责任链模式就能达到开篇所说的，在不修改框架源码的情况下，基于责任链模式提供的扩展点，来扩展新的功能。换句话说，我们在框架这个代码范围内实现了开闭原则。

除此之外，利用责任链模式相对于不用责任链的实现方式，还有一个好处，那就是配置过滤算法更加灵活，可以只选择使用某几个过滤算法。